Зимнее перераспределение влаги в рабочем слое. Образование пучин

Установлено, что в процессе промерзания грунта происходит перераспределение в нём влаги, связанное с образованием в верхних слоях грунта земляного полотна ледяных прослоек, которые зачастую вызывают его пучение.

Миграция влаги в промерзающих грунтах впервые была раскрыта русским учёным инженером В. И. Штукенбергом. Он показал, что значительное влагонакопление в грунтах наблюдается и при отсутствии грунтовых вод. Миграция влаги в зону промерзания объясняется совместным действием капиллярных и молекулярно-адсорбционных сил, действующих на поверхности частиц грунта и на поверхностивновь образующихся кристаллов льда. Эти силы называются силами кристаллизации.

Пучины − следствие промерзания грунта и миграции влаги из нижних слоев в зону активного охлаждения. На интенсивность пучинообразования влияют скорость промерзания грунта активного слоя и интенсивность поступления влаги.

Пучины проявляют себя в виде поднятия (взбугривания) поверхности покрытия.

Чтобы на дороге возникли пучины, необходимо наличие трех характерных условий: земляное полотно возведено из пучинистых (пылеватых) грунтов; земляное полотно (грунт) переувлажнено, и когда оно медленно и глубоко промерзает.

Поэтому при проектировании и строительстве дорог необходимо учитывать возможность появления пучин в процессе их эксплуатации и принимать инженерные решения, исключающие появление пучин, то есть прогнозировать их проявление, тем самым предохраняя дорожную одежду от разрушения.

Различают две основные фазы пучинообразования: зимнее взбугривание, или морозное пучение грунтов, и весеннее оттаивание (оседание) грунтов. Первая фаза пучинообразоваиия связана с промерзанием грунтов, а вторая − с оттаиванием, причем в первом случае прочность грунта увеличивается, а во втором уменьшается.

При промерзании однородных влажных грунтов иногда наблюдается равномерное поднятие поверхности дороги на большом протяжении. Неравномерное же поднятие поверхности влечет за собой деформацию покрытия.

Поэтому в настоящее время для районов сезонного промерзания грунтов земляного полотна помимо расчета дорожной конструкции на прочность производится ее расчет и на морозоустойчивость